Purpose. The purpose of the study is to describe quantitatively the structure of vertical distribution of the nitrogen inorganic forms, namely nitrites, nitrates and ammonium ions, at the present post-eutrophication period of the deep-sea ecosystem evolution in the Black Sea based on the field data obtained in 2016–2019.
Methods and Results. The data obtained in the Black Sea within the economic zone of Russia in 2016–2019 by the scientists of Marine Hydrophysical Institute were used. At more than 200 deep-sea stations, a cassette of 12 bathometers (Seabird-Electronics CTD-instrument) was applied for taking hydrochemical samples at certain isopycnic surfaces, usually at σt = 16.30; 16.25; 16.20; 16.15; 16.10; 16.05; 16.00; 15.95; 15.90; 15.80; 15.50, 14.0 kg/m3. Such a scheme permits to determine the suboxic zone locations (including its upper boundary), the depth of hydrogen sulfide formation, and also to study in details the changes in the nitrogen forms during transition from the oxic conditions to the anoxic ones.
Conclusions. At the present post-eutrophication period of the deep-sea ecosystem evolution in the Black Sea, qualitative characteristics of the vertical distribution of inorganic nitrogen forms correspond to the already known features. The quantitative ones are characterized by the following values: from the surface to the oxic line onset near the isopycnic surface σt = 14.5 kg/m3, the contents of nitrites and nitrates were at the level 0.06 μM and 2–3 μM, respectively, and the ammonium concentration did not exceed 0.6 μM. As for the nitrite vertical profiles, two maximums are noted at the isopycnic surfaces σt = 14.0 kg/m3 and σt = 15.9 kg/m3; the value of the second peak does not exceed 0.07 μM. The nitrate vertical profiles are characterized by a maximum within the range of isopycnic surfaces σt = 15.2–15.5 kg/m3; its value reached 4–5 μM. The ammonium considerable concentrations were recorded at the isopion σt = 16.0 kg/m3, after which the ammonium content monotonously increased with depth reaching the value 96±5 μM at the 2000-meter depth. The molar ratio NH4+/H2S near the upper boundary of the hydrogen sulfide zone was 0.58 that indicated a significant equivalent excess of ammonium as compared to the theoretical stoichiometric value 0.30. At greater depths where the H2S concentrations are high (≥ 380 μM), it decreased to 0.25 and approached the theoretical value.
Цель. Целью данной работы является количественное описание структуры вертикального распределения неорганических форм азота, а именно нитритов, нитратов и ионов аммония, в современный постэвтрофикационный период эволюции глубоководной экосистемы Черного моря по натурным данным 2016–2019 гг.
Методы и результаты. Использованы данные экспедиционных исследований Морского гидрофизического института в Черном море в пределах экономической зоны России в 2016–2019 гг. В этих экспедициях были выполнены более 200 глубоководных станций, на которых с помощью кассеты из 12 батометров прибора Seabird-Electronics проводили отбор гидрохимических проб на определенных изопикнических поверхностях. Как правило, это был ряд величин условной плотности σt, равных 16,30, 16,25, 16,20, 16,15, 16,10, 16,05, 16,00, 15,95, 15,90, 15,80, 15,50, 14,0 кг/м3. Такая схема позволяет регистрировать положения субкислородной зоны и верхней границы сероводорода, а также подробно изучать изменения форм азота при переходе от окислительных условий в восстановительные.
Выводы. Качественные характеристики вертикального распределения неорганических форм азота в современный постэвтрофикационный период эволюции глубоководной экосистемы Черного моря соответствуют известным особенностям, количественные характеризуются следующими значениями: от поверхности до начала оксиклина вблизи изопикнической поверхности σt = 14,5 кг/м3 содержание нитритов и нитратов в среднем находилось на уровне 0,06 мкМ и 2–3 мкМ соответственно, концентрация аммония не превышала 0,6 мкМ. Для вертикальных профилей нитритов отмечено два максимума на изопикнических поверхностях σt = 14,0 кг/м3 и σt = 15,9 кг/м3, величина второго максимума не превышала 0,07 мкМ. Для нитратов характерен максимум в интервале величин условной плотности σt = 15,2–15,5 кг/м3, его величина достигала 4–5 мкМ. Появление значимых концентраций ионов аммония зафиксировано на глубине изопикнической поверхности σt = 16,0 кг/м3, затем их содержание монотонно возрастало, достигая 96 ± 5 мкМ на глубине 2000 м. Мольное отношение NH4+/H2S вблизи верхней границы сероводородной зоны составляло 0,58, что указывает на значительный эквивалентный избыток аммония по сравнению с теоретическим стехиометрическим значением 0,30. На больших глубинах при высоких концентрациях H2S (≥ 380 мкМ) оно уменьшилось до 0,25 и приблизилось к теоретическому значению.